DE19648063A1 - Microlens patterning mask for solid state image sensor - Google Patents
Microlens patterning mask for solid state image sensorInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Halbleitertechnik, spezieller eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse für ein Halbleiter bauteil.The invention relates to semiconductor technology, more specifically a mask for patterning a microlens for a semiconductor component.
Im allgemeinen wird eine Mikrolinse dazu verwendet, einfal lendes Licht auf eine Oberfläche eines Halbleiterbauteils zu fokussieren. Bei einem Festkörper-Bildsensor ist eine derar tige Mikrolinse jeder Photodiode zugeordnet, damit Licht von einem Objekt durch die Mikrolinse hindurch auf eine zugehö rige Photodiode des Bauteils fokussiert wird, um ein elek trisches Signal zu erzeugen. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt ein Festkörper-Bildsensor eine Vielzahl matrix förmig angeordneter Photodioden, die einfallendes Licht mit tels photoelektrischer Wandlung in ein elektrisches Signal umsetzen, um eine Ladung zu erzeugen; eine Vielzahl vertika ler CCDs (VCCDs), die in Spalten zwischen den Photodioden angeordnet sind, um eine Vertikalübertragung der eingespei cherten Ladungen zu ermöglichen; und ein Horizontal-CCD (HCCD), das in einer Linie mit den Enden der VCCDs ausgebil det ist, um eine Horizontalübertragung der von den VCCDs übertragenen Ladungen zu ermöglichen.In general, a microlens is used to focus incident light on a surface of a semiconductor device. In a solid-state image sensor, such a microlens is assigned to each photodiode so that light from an object is focused through the microlens onto an associated photodiode of the component in order to generate an electrical signal. As shown in Fig. 1, a solid-state image sensor comprises a plurality of matrix-shaped photodiodes which convert incident light into an electrical signal by means of photoelectric conversion to generate a charge; a plurality of vertical CCDs (VCCDs) arranged in columns between the photodiodes to enable vertical transfer of the stored charges; and a horizontal CCD (HCCD) formed in line with the ends of the VCCDs to enable horizontal transfer of the charges transferred from the VCCDs.
Der Festkörper-Bildsensor umfaßt auch einen Meßverstärker (SA), der das vom HCCD übertragene Bildsignal erfaßt, um ein elektrisches Signal zu erzeugen; Farbfilterschichten und Mikrolinsen über den Photodioden (nicht dargestellt). Nun wird der Aufbau des obengenannten, üblichen Festkörper-Bild sensors im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrie ben, die eine Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 1 zeigt.The solid state image sensor also includes a measurement amplifier (SA) which detects the image signal transmitted by the HCCD to generate an electrical signal; Color filter layers and microlenses over the photodiodes (not shown). Now the structure of the above-mentioned, conventional solid-state image sensor is described in detail with reference to FIG. 2, which shows a sectional view along the line AA 'in FIG .
Bei diesem Festkörper-Bildsensor sind die Photodioden 2 zum Umsetzen einfallenden Lichts in ein elektrisches Signal in einer Matrix so angeordnet, daß sie auf einem Halbleiter substrat 1 einen gegenseitigen Abstand einhalten, und die VCCDs 3 sind zwischen die Photodioden 2 eingefügt. Eine ers te Einebnungsschicht 4 ist dort über dem Halbleitersubstrat 1 ausgebildet, wo die Photodioden 2 und die VCCDs 3 ausge bildet sind, und auf der ersten Einebnungsschicht 4 ist eine Farbfilterschicht 5 ausgebildet. Auch ist auf der Farbfil terschicht 5 eine zweite Einebnungsschicht 6 ausgebildet, und Mikrolinsen 7 sind auf dieser den Photodioden 2 entspre chend ausgebildet. Diese Mikrolinsen 7 dienen zum Fokussie ren von Licht von einem Objekt in maximaler Weise auf die entsprechenden Photodioden 2.In this solid-state image sensor, the photodiodes 2 for converting incident light into an electrical signal are arranged in a matrix such that they maintain a mutual distance on a semiconductor substrate 1 , and the VCCDs 3 are inserted between the photodiodes 2 . A first leveling layer 4 is formed over the semiconductor substrate 1 where the photodiodes 2 and VCCDs 3 are formed, and a color filter layer 5 is formed on the first leveling layer 4 . Also, a second leveling layer 6 is formed on the color filter layer 5 , and microlenses 7 are formed on the photodiodes 2 accordingly. These microlenses 7 are used to focus light from an object in a maximum manner onto the corresponding photodiodes 2 .
Die folgende Beschreibung betrifft eine herkömmliche Maske, wie sie zur Mustererzeugung derartiger Mikrolinsen verwendet wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinse unter Verwendung der herkömmlichen Maske.The following description relates to a conventional mask, as used for pattern generation of such microlenses as well as a method for producing a microlens using the conventional mask.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Maske zum Mustern einer Mikrolinse, und Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B′ in Fig. 3. Fig. 5 zeigt die Licht transmissionscharakteristik der herkömmlichen Maske. Fig. 3 is a plan view of a conventional mask for patterning a microlens, and Fig. 4 is a sectional view taken along the line BB 'in Fig. 3. Fig. 5 shows the light transmission characteristic of the conventional mask.
Gemäß den Fig. 3 und 4 werden quadratische oder andere rechteckige Lichtsperrschichten 9 auf einem Glassubstrat 8 hergestellt, um zu verhindern, daß Bereiche, in denen Mi krolinsen auszubilden sind, Licht ausgesetzt werden. Betref fend die Lichttransmissionscharakteristik einer herkömmli chen Maske, wie in Fig. 5 dargestellt, sind die Lichtsperr schichten 9 für Licht undurchlässig, während die anderen Be reiche außer diesen Lichtsperrschichten 9 Licht durchlassen.Referring to FIGS. 3 and 4 square or other rectangular light blocking layers are formed on a glass substrate 8 9 to prevent areas where Mi krolinsen are to be formed, are exposed to light. Subject Author fend shown the light transmission characteristic of a herkömmli Chen mask, as shown in Fig. 5, the light-blocking layers 9 for light impermeable, while the other rich Be besides these light-blocking layers 9 pass light.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen einer herkömmlichen Mikrolinse unter Verwendung einer derartigen Maske beschrie ben. Dabei veranschaulichen die Fig. 6A bis Fig. 6C Her stellschritte für eine herkömmliche Mikrolinse.A method of manufacturing a conventional microlens using such a mask will now be described. The Fig. 6A illustrate to Fig. 6C Her alternate steps for a conventional microlens.
Wie es in Fig. 6A dargestellt ist, wird eine photoempfindli che Schicht 7a auf die Einebnungsschicht 6 aufgetragen. An schließend wird die photoempfindliche Schicht 7a unter Ver wendung der Maske von Fig. 3 belichtet und entwickelt, um über den Photodiodenbereichen photoempfindliche Muster 7b mit einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand auszubilden, wie es in Fig. 6B veranschaulicht ist. Diese photoempfindli chen Muster 7b weisen abhängig von der Form einer Zelle eine quadratische oder anders rechteckige Form aus. Durch Ausfüh ren einer Wärmebehandlung an den photoempfindlichen Mustern 7b, um sie umzuschmelzen, werden Mikrolinsen 7 hergestellt, wie es in Fig. 6C veranschaulicht ist.As shown in Fig. 6A, a photosensitive layer 7 a is applied to the leveling layer 6 . On closing the photosensitive layer 7 a is under Ver application of the mask of FIG. Exposed 3 and developed photosensitive over the photodiodes areas pattern 7 b form with a predetermined mutual distance, as is illustrated in Fig. 6B. This photosensitive Chen pattern 7 b have a square or other rectangular shape depending on the shape of a cell. By exporting ren a heat treatment to the photosensitive patterns 7 b in order to melt them, micro lenses 7 are produced, as is illustrated in Fig. 6C.
Die herkömmlichen, mittels des obigen Prozesses hergestell ten Mikrolinsen weisen die folgenden Nachteile auf.The conventional ones, made by the above process microlenses have the following disadvantages.
Wenn der Krümmungsradius einer Mikrolinse klein wird, wird einfallendes Licht auf einen Punkt nahe bei derselben fokus siert. So wird die photoempfindliche Schicht unter Verwen dung einer Maske, die einfach in einen Lichtsperrbereich und einen Lichttransmissionsbereich unterteilt ist, entsprechend der Form einer Zelle mit quadratischer oder anders recht eckiger Form gemustert, und sie wird wärmebehandelt, um eine Mikrolinse herzustellen, wobei sich der Krümmungsradius der selben verringert. Darüber hinaus besteht bei einer mit Rechteckform hergestellten Mikrolinse eine große Differenz zwischen ihrem Krümmungsradius in Breiten- und ihrem Krüm mungsradius in Längenrichtung, wodurch einfallendes Licht nicht fehlerfrei auf die zugehörige Photodiode fokussiert wird, sondern ein Teil des Lichts auf die Einebnungsschicht oder die Farbfilterschicht zwischen der Photodiode und der Mikrolinse fokussiert wird, was zu Lichtverlusten und einer Auflösungsverringerung führt.When the radius of curvature of a microlens becomes small incident light on a point close to the same focus siert. How to use the photosensitive layer a mask that simply enters a light blocking area and a light transmission area is divided accordingly the shape of a cell with a square or other right square shape, and it is heat treated to a To produce microlens, the radius of curvature of the same decreased. In addition, one with Rectangular micro lens made a big difference between their radius of curvature in width and their curvature radius in the longitudinal direction, which means that incident light not correctly focused on the associated photodiode but part of the light on the leveling layer or the color filter layer between the photodiode and the Microlens is focused, resulting in light loss and one Reduction of resolution leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maske zum Herstellen einer Mikrolinse zu schaffen, die großen Krüm mungsradius aufweist und bei der die Krümmungsradien in Breiten- und Längenrichtung gleich sein können.The invention has for its object a mask for Making a microlens to create the big crumb has radius of curvature and at which the radii of curvature in Latitude and longitude directions can be the same.
Diese Aufgabe ist durch die Masken gemäß den beigefügten un abhängigen Ansprüchen gelöst.This task is attached by the masks according to the un dependent claims solved.
Die Erfindung wird im folgenden anhand durch Figuren veran schaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is hereafter based on figures clear exemplary embodiments explained in more detail.
Fig. 1 zeigt das Layout eines üblichen Festkörper-Bildsen sors; Fig. 1 shows the layout of a conventional solid-state sensor;
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 1; Fig. 2 shows a sectional view along the line AA 'in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Maske zum Mustern einer Mikrolinse für ein Halbleiterbauteil; Fig. 3 is a plan view of a conventional mask for patterning a microlens for a semiconductor device;
Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B′ in Fig. 3; Fig. 4 is a sectional view taken along line BB 'in Fig. 3;
Fig. 5 zeigt die Lichttransmissionscharakteristik einer her kömmlichen Maske; Fig. 5 shows the light transmission characteristic of a conventional mask forth;
Fig. 6A bis 6C veranschaulichen Herstellschritte für eine herkömmliche Mikrolinse unter Verwendung einer herkömmlichen Maske zum Mustern einer Mikrolinse eines Halbleiterbauteils; FIGS. 6A to 6C illustrate manufacturing steps for a conventional micro-lens using a conventional mask for patterning a microlens of a semiconductor device;
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 7 is a plan view of a mask for patterning a microlens according to a first preferred embodiment of the invention;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 7; Fig. 8 is a sectional view taken along line AA 'in Fig. 7;
Fig. 9 zeigt die Lichttransmissionscharakteristik der Maske gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; Fig. 9, the light transmission characteristic of the mask is, according to the first embodiment;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung; Fig. 10 is a plan view of a mask for patterning a microlens according to a second preferred Ausführungsbei game of the invention;
Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B′ in Fig. 10; Fig. 11 is a sectional view taken along line BB 'in Fig. 10;
Fig. 12A bis 12C veranschaulichen Herstellschritte für eine Mikrolinse mit der Maske gemäß dem ersten bevorzugten Aus führungsbeispiel; Figs. 12A to 12C illustrate manufacturing steps for a micro-lens with the mask according to the first preferred execution example;
Fig. 13 ist eine Draufsicht auf eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse eines Halbleiterbauteils gemäß einem dritten be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 13 is a plan view of a mask for patterning a microlens of a semiconductor device according to a third preferred exemplary embodiment of the invention be;
Fig. 14A und 14B sind Schnittansichten eines Photoresistmus ters, wie es unter Verwendung der Maske des dritten bevor zugten Ausführungsbeispiels hergestellt wurde; FIG. 14A and 14B are sectional views of a Photoresistmus ters, as before ferred third embodiment was manufactured by using the mask of the;
Fig. 15A und 15B sind Schnittansichten einer Mikrolinse ge mäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel; FIG. 15A and 15B are sectional views of a microlens accelerator as the third preferred embodiment;
Fig. 16 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen des Aufbaus der Maske von Fig. 13; und Fig. 16 is a plan view illustrating the structure of the mask of Fig. 13; and
Fig. 17A und 17B zeigen den Krümmungsradius einer herkömmli chen Linse und den Krümmungsradius einer gemäß der Erfindung hergestellten Mikrolinse zum Vergleich. FIG. 17A and 17B show the radius of curvature of a lens herkömmli chen and the radius of curvature of a microlens produced according to the invention for comparison.
Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Maske zum Strukturieren einer Mikrolinse eines Halbleiterbauteils gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 7. FIG. 7 is a plan view of a mask for patterning a microlens of a semiconductor device according to a first preferred embodiment of the invention, and FIG. 8 is a sectional view along the line AA ′ in FIG. 7.
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Maske zum Strukturieren einer Mikrolinse, wenn eine Zelle quadratische Form aufweist. Eine Haupt-Lichtsperrschicht (Cr) 12, die Licht vollständig ausblendet, ist auf einem Bereich eines Glassubstrats 11, der dem Zentrum einer Mikro linse entspricht, ausgebildet. Diese Haupt-Lichtsperrschicht 12 ist durch mehrere Hilfs-Lichtsperrschichten 13 umschlos sen, die mit vorbestimmten gegenseitigen Abständen ausgebil det sind. The first exemplary embodiment of the invention relates to a mask for structuring a microlens when a cell has a square shape. A main light blocking layer (Cr) 12 that completely blocks light is formed on an area of a glass substrate 11 that corresponds to the center of a micro lens. This main light blocking layer 12 is enclosed by a plurality of auxiliary light blocking layers 13 , which are formed at predetermined mutual distances.
Jede Hilfs-Lichtsperrschicht 13 ist so konzipiert, daß sie regelmäßige Breite aufweist, damit die zu den Hilfs-Licht sperrschichten 13 gestrahlte Lichtintensität um so größer wird, je größer die Intervalle zwischen den Hilfs-Licht sperrschichten 13 sind. Außerdem kann der Abstand zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 um so größer sein, je grö ßer die Intervalle zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 und der Haupt-Lichtsperrschicht 12 sind. Als anderes Verfah ren kann die Breite der äußersten Hilfs-Lichtsperrschicht 13 schmaler als die der anderen sein, wobei der Abstand zwi schen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 konstant ist.Each auxiliary light blocking layer 13 is designed in such a way that it has a regular width, so that the light intensity radiated to the auxiliary light blocking layers 13 becomes greater the larger the intervals between the auxiliary light blocking layers 13 are. In addition, the distance between the auxiliary light-blocking layers 13 may be larger, are sorted RESIZE SSER the intervals between the auxiliary light-blocking layers 13, and the main light-blocking layer 12th As another method, the width of the outermost auxiliary light blocking layer 13 may be narrower than that of the others, the distance between the auxiliary light blocking layers 13 being constant.
Fig. 9 zeigt graphisch die Lichttransmissionscharakteristik der Maske dieses Ausführungsbeispiels, wobei das durch die Maske gestrahlte Licht die folgenden Eigenschaften aufweist. Die Intensität des einfallenden Lichts nimmt im Bereich der Haupt-Lichtsperrschicht 12 auf einem Wafer ab, und die Lichtintensität ist in Bereichen höher, die von der Haupt-Lichtsperrschicht 12 entfernt sind. Die photoempfindliche Schicht belichtet, wobei die Maske des Ausführungsbeispiels verwendet wird, um ein Muster mit gerundeten Konturen herzu stellen. Fig. 9 graphically shows the light transmission characteristic of the mask of this embodiment, the light radiated through the mask having the following properties. The intensity of the incident light decreases in the area of the main light blocking layer 12 on a wafer, and the light intensity is higher in areas which are distant from the main light blocking layer 12 . The photosensitive layer is exposed, the mask of the exemplary embodiment being used to produce a pattern with rounded contours.
Fig. 10 zeigt eine Draufsicht einer Maske zum Mustern einer Mikrolinse eines Halbleiterbauteils gemäß einem zweiten be vorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B′ in Fig. 10. Fig. 10 shows a plan view of a mask for patterning a microlens of a semiconductor device according to a second preferred embodiment of the invention, and Fig. 11 is a sectional view taken along line BB 'in Fig. 10th
Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Halbtonmaske zum Mustern einer Mikrolinse, wenn eine Zelle quadratische Form aufweist. Eine Haupt-Lichtsperrschicht (Cr) 12, die Licht vollständig ausblendet, ist quadratisch in einem Bereich eines Glassubstrats ausgebildet, der dem Zentrum einer Mikrolinse entspricht. Diese Haupt-Lichtsperr schicht 12 wird von mehreren Halbton-Lichtsperrschichten 14 umschlossen, die andere Lichttransmission als die Haupt-Lichtsperrschicht 12 aufweisen. Die benachbart zur Haupt-Lichtsperrschicht 12 liegenden Halbton-Lichtsperrschichten 14 bestehen aus einem Material mit niedrigem Lichttransmis sionsvermögen, und die äußerste der Halbton-Lichtsperr schichten 14 besteht aus einem Material mit höherem Licht transmissionsvermögen, als es die anderen Schichten aufwei sen. Die Lichttransmissionscharakteristik der Maske dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist dieselbe wie die beim ers ten Ausführungsbeispiel.The second embodiment of the invention relates to a halftone mask for patterning a micro lens when a cell has a square shape. A main light blocking layer (Cr) 12 that completely blocks light is formed square in a region of a glass substrate that corresponds to the center of a microlens. The main light-blocking layer 12 is enclosed by a plurality of halftone light-blocking layers 14, which have different light transmission than the main light-blocking layer 12th The adjacent to the main light blocking layer 12 halftone light blocking layers 14 are made of a material with low light transmission capacity, and the outermost of the halftone light blocking layers 14 consists of a material with higher light transmission capacity than the other layers have. The light transmission characteristic of the mask of this second embodiment is the same as that of the first embodiment.
Fig. 13 zeigt eine Draufsicht auf eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse eines Halbleiterbauteils gemäß einem drit ten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 14A ist eine Schnittansicht entlang der Hauptachse in Fig. 13, und Fig. 14B ist eine Schnittansicht entlang der Nebenachse in Fig. 13. Fig. 15A zeigt die Form einer Linse, gesehen von der Hauptachse aus, sowie ihren Krümmungsradius, und Fig. 15B zeigt die Form einer Linse, gesehen von der Nebenachse aus, und ihren Krümmungsradius. Fig. 16 ist eine Draufsicht zum Veranschaulichen des Aufbaus der Maske von Fig. 13. Fig. 13 shows a plan view of a mask for patterning a microlens of a semiconductor device according to a drit th preferred embodiment of the invention. Fig. 14A is a sectional view along the major axis in Fig. 13, and Fig. 14B is a sectional view along the minor axis in Fig. 13. Fig. 15A shows the shape of a lens viewed from the major axis and its radius of curvature, and Fig . 15B shows the shape of a lens, as viewed from the minor axis, and its radius of curvature. Fig. 16 is a plan view for illustrating the structure of the mask of Fig. 13.
Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse dann, wenn eine Zelle rechteckige Form aufweist, und Hilfs-Lichtsperrschichten 13 sind nur in der Nebenachsenrichtung auf der Zelle ausgebil det. Wenn die Form der Zelle ein Rechteck ist, ist eine ers te Haupt-Lichtsperrschicht 12a so im Zentrum der Zelle aus gebildet, daß sie schmaler als die Zelle ist, und zweite Haupt-Lichtsperrschichten 12b sind an den beiden Seiten der ersten Haupt-Lichtsperrschicht 12a in der Hauptachsenrich tung ausgebildet. Die zweiten Haupt-Lichtsperrschichten 12b verfügen über Trapezform. Mehrere Hilfs-Lichtsperrschichten 13 sind in demjenigen Bereich der Zelle ausgebildet, in dem weder die erste noch die zweite Haupt-Lichtsperrschicht 12a bzw. 12b ausgebildet sind.The third embodiment of the invention relates to a mask for patterning a microlens when a cell has a rectangular shape, and auxiliary light-blocking layers 13 are formed on the cell only in the minor axis direction. If the shape of the cell is a rectangle, a first main light blocking layer 12 a is formed in the center of the cell so that it is narrower than the cell, and second main light blocking layers 12 b are on both sides of the first main Light blocking layer 12 a is formed in the main axis direction. The second main light blocking layers 12 b have a trapezoidal shape. A plurality of auxiliary light blocking layers 13 are formed in that region of the cell in which neither the first nor the second main light blocking layer 12 a or 12 b are formed.
Nun wird der Aufbau der Maske gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel detaillierter beschrieben.Now the construction of the mask according to the third is preferred Embodiment described in more detail.
Je länger die Intervalle zwischen den Hilfs-Lichtsperr schichten 13 und den Haupt-Lichtsperrschichten sind, desto höher ist das Lichttransmissionsvermögen. Demgemäß wird die Photoresistschicht unter Verwendung der genannten Maske strukturiert, um das Muster der Fig. 14A und 14B herzustel len. Das Photoresistmuster 7b weist in der Hauptachsenrich tung, ohne die Hilfs-Lichtsperrschichten 13, Rechteckverlauf auf, wie in Fig. 14A dargestellt. Das Photoresistmuster 7b in Richtung der Nebenachse, mit den Hilfs-Lichtsperrschich ten 13, weist gerundeten Verlauf auf, wie es in Fig. 14B dargestellt ist. Am Photoresistmuster 7b ist eine Wärmebe handlung ausgeführt, um eine Mikrolinse herzustellen, deren Krümmung in Breitenrichtung so konzipiert werden kann, daß sie mit der in der Längenrichtung übereinstimmt, wie es in den Fig. 15A und 15B dargestellt ist.The longer the intervals between the auxiliary light blocking layers 13 and the main light blocking layers, the higher the light transmission capacity. Accordingly, the photoresist layer is patterned using the mask mentioned to produce the pattern of FIGS. 14A and 14B. The photoresist pattern 7 b has in the main axis Rich tung, without the auxiliary light-blocking layers 13, square-wave on as shown in Fig. 14A. The photoresist pattern 7 b in the direction of the minor axis, with the auxiliary light blocking layers 13 , has a rounded profile, as shown in FIG. 14B. On the photoresist pattern 7 b, heat treatment is carried out to produce a microlens whose curvature in the width direction can be designed to match that in the length direction as shown in Figs. 15A and 15B.
Ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Maske zum Mustern einer Mikrolinse im Fall einer rechteckigen Zelle, und auf der Zelle sind Halbton-Lichtsperrschichten ausgebildet, die als Hilfsschichten die nen. A fourth preferred embodiment of the invention relates to a mask for patterning a microlens in the case a rectangular cell, and are on the cell Halftone light-blocking layers are formed, which serve as auxiliary layers nen.
Ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Negativmaske zum Mustern einer Mikrolinse mit demselben Aufbau wie jeweils beim ersten bis vierten bevor zugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.A fifth preferred embodiment of the invention relates to a negative mask for patterning a microlens with same structure as the first to fourth before preferred embodiment of the invention.
Wenn eine Mikrolinse unter Verwendung einer Negativphotore sistschicht hergestellt wird, unterscheidet sich die Anord nung lichtdurchlässiger und Licht sperrender Schichten in der Maske von der beim ersten bevorzugten Ausführungsbei spiel.If a microlens using a negative photo layer is produced, the arrangement differs of translucent and light blocking layers in the mask of that of the first preferred embodiment game.
Jede Hilfs-Lichtsperrschicht 13 ist so konzipiert, daß sie regelmäßige Breite aufweist, damit die Lichtintensität um so kleiner wird, je länger die Intervalle zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 und der Haupt-Lichtsperrschicht 12 sind. Außerdem kann der Zwischenraum zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 um so schmaler sein, je länger die Intervalle zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 und der Haupt-Lichtsperrschicht 12 sind. Als anderes Verfahren kann die Breite der äußersten Hilfs-Lichtsperrschichten 13 größer als die der anderen sein, wobei der Abstand zwischen den Hilfs-Lichtsperrschichten 13 gleich ist.Each auxiliary light blocking layer 13 is designed so that it has a regular width, so that the longer the intervals between the auxiliary light blocking layers 13 and the main light blocking layer 12 , the smaller the light intensity. In addition, the longer the intervals between the auxiliary light blocking layers 13 and the main light blocking layer 12 , the narrower the gap between the auxiliary light blocking layers 13 . As another method, the width of the outermost auxiliary light blocking layers 13 may be larger than that of the others, the distance between the auxiliary light blocking layers 13 being the same.
Außerdem kann das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung dadurch modifiziert werden, daß die lichtdurchlässigen und Licht sperrenden Bereiche gegeneinander vertauscht werden. Anders gesagt, wird die Haupt-Lichtsperrschicht 12 ein lichtdurchlässiger Bereich, und mehrere Halbton-Lichtsperr schichten 14 benachbart zur Haupt-Lichtsperrschicht 12 wer den aus einem Material mit hohem Lichttransmissionsvermögen hergestellt, während die äußerste der Halbton-Lichtsperr schichten 14 aus einem Material mit niedrigerem Lichttrans missionsvermögen als dem der anderen Schichten hergestellt wird.In addition, the second exemplary embodiment of the invention can be modified in that the translucent and light-blocking regions are interchanged. In other words, the main light blocking layer 12 becomes a translucent area, and a plurality of halftone light blocking layers 14 adjacent to the main light blocking layer 12 are made of a material with high light transmittance, while the outermost one of the halftone light blocking layers 14 is made of a material with lower Light transmittance than that of the other layers is produced.
Auch das dritte und vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung können so modifiziert werden, daß lichtdurchlässige und Licht sperrende Bereiche gegeneinander vertauscht werden.The third and fourth embodiment of the invention can be modified so that translucent and Light blocking areas can be interchanged.
Demgemäß sind die Lichttransmissionseigenschaften einer Mas ke zum Mustern einer Mikrolinse entgegengesetzt zu denen, wie sie graphisch in Fig. 9 dargestellt sind. Wenn eine Ne gativphotoresistschicht verwendet wird, ist das Photoresist muster 7b dasselbe wie beim ersten oder zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.Accordingly, the light transmission properties of a mask for patterning a microlens are opposite to those shown graphically in FIG. 9. If a negative photoresist layer is used, the photoresist pattern 7 b is the same as in the first or second preferred embodiment.
In den Fig. 12A bis 12C sind Herstellschritte für eine Mi krolinse unter Verwendung einer Maske gemäß einem der Aus führungsbeispiele veranschaulicht.In FIGS. 12A to 12C are manufacturing steps for a Mi krolinse using a mask according to any of from exemplary embodiments illustrated.
Die Photoresistschicht 7a wird auf die Einebnungsschicht 6 aufgetragen, wie es in Fig. 12A dargestellt ist. Wenn die Maske des ersten oder zweiten bevorzugten Ausführungsbei spiels verwendet wird, wird eine Positivphotoresistschicht abgeschieden, und wenn die Maske des dritten oder vierten bevorzugten Ausführungsbeispiels verwendet wird, wird eine Negativphotoresistschicht abgeschieden. Gemäß Fig. 12B wird die Photoresistschicht unter Verwendung der Maske gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 belichtet und entwi ckelt, um Photoresistmuster 7b mit vorbestimmtem gegenseiti gem Abstand auf den Photodioden herzustellen.The photoresist layer 7 a is applied to the leveling layer 6 , as shown in Fig. 12A. When the mask of the first or second preferred embodiment is used, a positive photoresist layer is deposited, and when the mask of the third or fourth preferred embodiment is used, a negative photoresist layer is deposited. According to Fig. 12B, the photoresist layer using the mask to one of the embodiments 1 to 4 is exposed and according escape oped to photoresist pattern 7 b at a predetermined distance gegenseiti according to the photodiodes to produce.
Die Maske zum Mustern einer Mikrolinse hat entweder die Lichttransmissionscharakteristik von Fig. 9, oder eine sol che, die dazu entgegengesetzt ist, und das Photoresistmuster 7b verfügt über eine abgerundete Kontur.The mask for patterning a microlens has either the light transmission characteristic of FIG. 9 or one that is opposite thereto, and the photoresist pattern 7 b has a rounded contour.
Wie es in Fig. 12C dargestellt ist, wird jedes Photoresistmuster 7b thermisch behandelt, um mittels Umschmelzung eine Mikrolinse 7 herzustellen. Die mittels des obigen Prozesses hergestellte Mikrolinse verfügt über einen größeren Krüm mungsradius als eine herkömmliche Linse.As shown in FIG. 12C, each photoresist pattern 7 b is thermally treated in order to produce a microlens 7 by means of remelting. The microlens manufactured by the above process has a larger radius of curvature than a conventional lens.
Die Maske zum Mustern einer Mikrolinse sowie das Verfahren zum Herstellen einer Mikrolinse unter Verwendung dieser Mas ke, wie oben beschrieben, weisen die folgenden Vorteile auf.The mask for patterning a microlens and the procedure for making a microlens using this mas ke, as described above, have the following advantages.
Erstens ist, wenn die Form der Zelle quadratisch ist, die Haupt-Lichtsperrschicht der Maske von Hilfs-Lichtsperr schichten umgeben, deren Lichttransmissionsvermögen um so höher ist, je größer die Intervalle zwischen den Haupt- und einer der Hilfsschichten sind. Die Photoresistschicht wird unter Verwendung dieser Maske belichtet und entwickelt, um dadurch ein Photoresistmuster mit abgerundeter Kontur herzu stellen, und durch Umschmelzen des Photoresistmusters wird die Krümmung der Mikrolinse größer als bei einer herkömmli chen Linse, was aus Fig. 17A deutlicher erkennbar ist, die den Krümmungsradius einer durch eine herkömmliche Maske her gestellten Linse zeigt, während Fig. 17B den Krümmungsradius einer durch eine erfindungsgemäße Maske hergestellten Mikro linse zeigt. Daher ermöglichen es mittels der erfindungsge mäßen Maske hergestellte Mikrolinsen, einfallendes Licht fehlerfrei auf entsprechende Photodioden zu fokussieren.First, when the shape of the cell is square, the main light blocking layer of the mask is surrounded by auxiliary light blocking layers, the larger the intervals between the main and one of the auxiliary layers, the higher the light transmittance. The photoresist layer is exposed and developed using this mask to thereby produce a rounded-contour photoresist pattern, and by remelting the photoresist pattern, the curvature of the microlens becomes larger than that of a conventional lens, which can be seen more clearly in FIG. 17A, which shows the 17B shows the radius of curvature of a lens made by a conventional mask, while FIG. 17B shows the radius of curvature of a micro lens made by a mask according to the present invention. Therefore, microlenses manufactured by means of the mask according to the invention make it possible to focus incident light on corresponding photodiodes without errors.
Zweitens kann dann, wenn die Form einer Zelle rechteckig ist, eine herkömmliche Mikrolinse, deren Krümmungsradius in Breitenrichtung von dem in Längenrichtung verschieden ist, einfallendes Licht nicht korrekt auf die entsprechende Pho todiode fokussieren, während bei einer erfindungsgemäßen Mi krolinse der Krümmungsradius in Breitenrichtung ähnlich dem jenigen in Längenrichtung ist, was Verluste einfallenden Lichts ausschließt und eine Verbesserung der Empfindlichkeit und Auflösung gewährleistet, wodurch das Problem von Bild verschmierung beseitigt ist.Second, if the shape of a cell is rectangular is a conventional microlens whose radius of curvature is in Width direction is different from that in the length direction, incident light is not correctly on the corresponding Pho focus todiode, while in a Mi according to the invention the radius of curvature in the width direction is similar to that that lengthwise is what losses incurring Excludes light and improve sensitivity and resolution assured, eliminating the problem of image smearing is eliminated.
Claims (19)
- - ein Glassubstrat;
- - einen Haupt-Lichtsperrbereich (12; 12a, 12b), der auf einem vorbestimmten Gebiet des Glassubstrats ausgebildet ist; und
- - Hilfs-Lichtsperrbereiche (13), die um den Haupt-Licht sperrbereich herum oder auf einem Teil desselben so ausge bildet sind, daß, je größer der Abstand zwischen dem Haupt- und einem jeweiligen Hilfs-Lichtsperrbereich ist, die Inten sität des dort hindurchgestrahlten Lichts um so größer wird.
- - a glass substrate;
- - A main light blocking area ( 12 ; 12 a, 12 b) which is formed on a predetermined area of the glass substrate; and
- - Auxiliary light blocking areas ( 13 ) which are around the main light blocking area or on a part of the same so that the greater the distance between the main and a respective auxiliary light blocking area, the intensity of the radiated through there Light gets bigger.
- - ein Glassubstrat;
- - eine Haupt-Lichtsperrschicht (12), die auf einem vorbe stimmten Gebiet des Glassubstrats ausgebildet ist; und
- - mehrere Hilfs-Lichtsperrschichten (13), die so ausgebildet sind, daß sie die Haupt-Lichtsperrschicht umgeben.
- - a glass substrate;
- - a main light blocking layer ( 12 ) formed on a predetermined area of the glass substrate; and
- - Several auxiliary light blocking layers ( 13 ) which are designed so that they surround the main light blocking layer.
- - ein Glassubstrat;
- - eine Haupt-Lichtsperrschicht (12), die in einem vorbe stimmten Gebiet auf dem Glassubstrat ausgebildet ist; und
- - mehrere Halbton-Lichtsperrschichten (14), die so ausgebil det sind, daß sie die Haupt-Lichtsperrschichten umgeben.
- - a glass substrate;
- - A main light blocking layer ( 12 ) which is formed in a predetermined area on the glass substrate; and
- - Several halftone light-blocking layers ( 14 ), which are so ausgebil det that they surround the main light-blocking layers.
- - ein Glassubstrat;
- - eine erste Haupt-Lichtsperrschicht (12a), die auf dem Glassubstrats am Zentrum der Zelle so ausgebildet ist, daß sie die Form der Zelle aufweist;
- - zweite Haupt-Lichtsperrschichten (12b), die in der Haupt achse mit der ersten Haupt-Lichtsperrschicht verbunden sind und trapezförmig so ausgebildet sind, daß sie an ihren äußersten Enden in der Nebenachse die Breite einer Zelle aufweisen; und
- - Hilfs-Lichtsperrschichten (13), die auf demjenigen Bereich der Zelle ausgebildet sind, über dem die erste und zweite Haupt-Lichtsperrschicht nicht ausgebildet sind.
- - a glass substrate;
- - A first main light-blocking layer ( 12 a) which is formed on the glass substrate at the center of the cell so that it has the shape of the cell;
- - Second main light blocking layers ( 12 b) which are connected in the main axis to the first main light blocking layer and are trapezoidal in such a way that they have the width of a cell at their extreme ends in the minor axis; and
- - Auxiliary light blocking layers ( 13 ) which are formed on that area of the cell above which the first and second main light blocking layers are not formed.
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